Основним завданням навчання математики в середньому закладі освіти є забезпечення рівня математичної культури, необхідного для повноцінної участі в повсякденному житті, продовження освіти та трудової діяльності. Математика є унікальним засобом формування не лише освітнього, а й розливального та інтелектуального потенціалу особистості.
У процесі поглибленого навчання математики в профільних класах основні завдання суттєво доповнюються. Це обумовлено необхідністю виявлення та розвитку в учнів математичних здібностей, формування в них стійких інтересів до математики та професійної діяльності, підготовки учнів до навчання у вищому навчальному закладі освіти.
Викладання у фізико-математичних класах доцільно будувати у відповідності з наступними основними принципами. По-перше, вивчення математики у класах відповідного профілю повинно давати учням глибокі математичні знання і широкий математичний розвиток на базі основного курсу математики. При цьому повинні забезпечуватися такі умови, щоб питання діючої програми і корисні традиції викладання математики органічно перепліталися між собою і розглядались з сучасної точки зору.
По-друге, учні – випускники математичних класів – повинні володіти такими знаннями і вміннями, які повністю відповідали б вимогам, що пред’являються до математичної підготовки учнів звичайних шкіл, і разом з тим були б більш глибокими і міцними. При цьому отримуваний у процесі вивчення математичний розвиток учнів математичного класу повинен давати їм можливість здійснювати творчий підхід до процесу вивчення математики. Учні мають навчитися працювати самостійно з навчальною математичною літературою і мати до кінця навчання стійкий інтерес до предметів фізико-математичного циклу.
По-третє, у процесі викладання математики у цих класах перед вчителем відкриваються великі можливості у здійсненні оптимальної індивідуалізації навчання, у використанні школярами евристичного методу вивчення і проблемної форми навчання, тобто широкі можливості оптимальної активізації навчання. Широко має використовуватися розв’язування задач не стандартних, конкурсних, пропонованих на вступних іспитах до вищих учбових закладів і проблемних задач. Розв’язування задач теоретичного і прикладного характеру у відповідності з розділами програми має відбуватися впродовж усього року.
Нарешті, поглиблене вивчення математики у старшій школі має відповідати віковим можливостям і потребам школярів.
Навчання в старшій школі у профільному класі з поглибленим вивченням математики передбачає наявність стійкого усвідомленого інтересу до математики та схильності до вибору у майбутньому пов’язаної з нею професії [14; 26].
Результати навчання на цьому етапі мають забезпечувати підготовку старшокласників до продовження освіти у вищому навчальному закладі. Більшість класів з поглибленим вивченням математики створена з метою підготовки до продовження навчання за спеціальностями, які широко використовують математику. Тому головний принцип, який визначає математичну підготовку у класах фізико-математичного профілю, – принцип поступового моделювання професійної діяльності математика.
Основу математичної підготовки у 10-11 класах складають курси стереометрії та алгебри і початків аналізу, які відрізняються від загальноосвітніх не стільки обсягом і переліком тем, скільки спрямованістю на реалізацію головного принципу. Повніше реалізувати принцип моделювання професійної діяльності дозволяють курси за вибором та індивідуальні завдання.
Якими характерними професійними рисами відзначається фахівець-математик? Це насамперед особистість, широко освічена як у математиці, так і в суміжних галузях, готова постійно поповнювати свої знання, самостійно їх набувати. Професіонала-математика характеризує вміння отримувати нові результати у своїй галузі, а також використовувати математику як інструмент для розв’язання прикладних задач; чітко доповідати як про роботи своїх колег, так і про свої; навчати молодь. Іншими словами, він повинен виконувати різні ролі у своєму науковому колективі: і учня, і співробітника, і педагога, і керівника. Тому математична підготовка у фізико-математичному класі має органічно зливатись з університетською і навіть стимулювати вдосконалення останньої, а професійна спрямованість навчання – впливати на всі ланки, починаючи з базової математичної підготовки.
Основний курс математики має мало чим відрізнятися за номенклатурою навчальних питань від відповідного курсу в загальноосвітній школі. Відмінності в іншому: у глибині вивчення матеріалу, у формуванні критичного стилю мислення – необхідної риси професіонала-математика. Поглиблене вивчення математики не можна зводити до розширеного вивчення математики. Саме значне розширення матеріалу є головною характеристикою сучасної програми для класів фізико-математичного профілю з дворічним терміном поглибленого вивчення математики. Зміст може свідомо засвоїти лише незначна частина учнів спеціалізованих фізико-математичних шкіл. Ще меншій частині такий зміст потрібний. Багаторічний досвід функціонування в Україні класів із поглибленим вивченням математики переконує в тому, що недоцільно надмірно заповнювати програми додатковими питаннями. Це спричиняє перевантаження і, як наслідок, відсів учнів. Розвитку стійких пізнавальних математичних інтересів сприяють дібрані в системі різноманітні складні задачі з достатнім евристичним навантаженням, пов’язаний з темою історичний матеріал.
Підвищена увага має приділятися математичному моделюванню. Саме в цьому курсі створюються засади для формування у старшокласників здатності застосовувати математичні знання. Необхідно ставити за мету не пробігти поверхнево по багатьох розділах математики, а заглибитьсь у окремі її ланки. Безумовно, що всі змістові лінії традиційного шкільного курсу знаходять у ньому свою реалізацію [9; 10].
Порівняно із загальноосвітніми класами суттєво підвищується теоретичний рівень вивчення навчального матеріалу, зокрема при вивченні всіх видів рівнянь, нерівностей та їх систем послідовно акцентується увага на основних поняттях: корінь, розв’язок, рівносильність, наслідок, можливість втрати та появи сторонніх коренів, перевірка як важлива складова процесу розв’язування. Вводяться елементи теорії множин та математичної логіки. Зазначимо, проте, що ці теорії не є предметом вивчення в загальноосвітній школі. Їх елементи використовуються для збагачення та осучаснення математичної мови учнів, розширення їх математичної ерудиції та розвитку мислення.
Курс математики, призначений для профілів фізико-математичного напрямку
сприяє:
- формуванню у учнів вмінь застосовувати математику при дослідженні реальних процесів і явищ;
повинен:
- забезпечити високий рівень математичної культури [42; 14].
Для поступового впровадження нових організаційних форм роботи з учнями доцільно ширше використовувати варіативну складову навчального плану – курси за вибором, факультативи, спецкурси. Факультативне навчання математики має на меті поглиблювати знання учнів, здобуті при вивченні основного курсу, а також розвивати їх логічне мислення, допитливість і кмітливість.
Для учнів 10-11 класів з поглибленим вивченням математики пропонується спеціальний курс „Прикладна математика”, автором якого є О. Б. Рудик. Завданнями цього курсу є розвиток логічного мислення учнів та закріплення базових математичних понять на рівні практичного використання.
Справжня диференціація навчання математики можлива тільки за умови забезпечення учням можливості вибору змісту, форм навчання. Першу таку можливість вони мають отримати при розподілі класу на підгрупи для проведення практичних занять з алгебри та початків аналізу і з стереометрії. Кожен учень має обирати два спецкурси з чотирьох-п’яти, що йому пропонують. Важливо, щоб такий вибір здійснювався свідомо. Проведенню занять із спецкурсів має передувати підготовча робота, завданнями якої є надати певну інформацію, допомогти учням узгодити вибір із своїми можливостями та схильностями.
Курси за вибором продовжують моделювати професійну діяльність математиків. Вони мають різне цільове навантаження: розширення знань учнів у тій чи іншій галузі математики, поглиблення їх у традиційних розділах курсу, підготовку до виконання індивідуального завдання творчого характеру. Тобто йдеться про підвищення ерудиції учнів, про прищеплення їм навичок самостійно набувати знання, про перший етап виконання самостійної наукової роботи – ознайомлення з літературними джерелами.
Зміст факультативних занять має бути органічно пов’язаним з основним курсом математики. Так, наприклад, вивчення факультативної теми „Елементи теорії множин і математичної логіки” на початку десятого класу дає можливість більш міцного, а також більш швидкого (завдяки застосуванню символіки і більш високій логічній культурі) засвоєння учнями багатьох наступних розділів курсу і також можливість більш сучасного і наукового тлумачення найважливіших математичних понять (числа, функції, рівняння, фігури тощо) [14; 10; 20].